KR100856379B1 - Determination method of sape annealing matrix of nuclear power plants with genetic algorithm - Google Patents

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KR100856379B1
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nuclear power
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박문규
신호철
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이창섭
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한국전력공사
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Abstract

A method for determining a shape annealing matrix of a nuclear power plant using a genetic algorithm is provided to improve safety of a core by detecting a correct solution physically. A method for determining a shape annealing matrix of a nuclear power plant using a genetic algorithm includes the steps of: providing an optimum physical solution based on a genetic algorithm having a limited condition as the equation below. Theta(x,lambda,s,rho)=f(x) - Sigmalambdaisilog(si-ci(x))+ Sigmalambdaici(x)+rho/2Sigmaci(x)^2, wherein the lambda denotes lagrange multiplier vector, lambdai of the lambda is non-negative and lagnrange multiplier estimates, the vector s denotes non-negative shift, the rho denotes a positive penalty parameter, the C(x) is a nonlinear inequality and equality constraints, and the m and mt denote the number of nonlinear inequality constraints and the number of nonlinear constraints respectively.

Description

유전알고리즘을 이용한 노외계측기의 설정치 결정방법 {Determination Method of sape Annealing Matrix Of Nuclear Power Plants With Genetic Algorithm}Determination Method of sape Annealing Matrix Of Nuclear Power Plants With Genetic Algorithm

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자력 발전소의 노외계측기 개념도이다.1 is a conceptual diagram of an off-road instrument of a nuclear power plant according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 노외 계측기 신호와 노심 출력분포 사이의 관계를 도시한 것이다.2 shows the relationship between the out-of-meter instrument signal and the core output distribution.

도 3은 종래의 SAM 결정방법과 본 발명에 따른 원자력 발전소 노외계측기 SAM 결정방법에 의한 주기중 오차를 비교한 비교표이다. Figure 3 is a comparison table comparing the error during the cycle by the conventional SAM determination method and the off-site instrument SAM determination method according to the present invention.

본 발명은 원자력 발전소의 노심보호에 사용되는 노외계측기의 설정치(Shape Annealing Matrix, 이하 SAM) 결정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유전알고리즘을 이용하여 매 운전주기 초에 수행되는 SAM 결정시 계산의 정확도를 크게 향상시키고 항상 물리적 의미를 가지는 영역의 해(Solution)를 제공할 수 있는 노 외계측기 SAM 결정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for determining a set value (Shape Annealing Matrix, SAM) of an offshore instrument used for core protection of a nuclear power plant. More particularly, the present invention relates to a method for calculating a SAM performed at the beginning of each operating cycle using a genetic algorithm. The present invention relates to a method for determining an external instrument SAM that can greatly improve the accuracy and provide a solution of an area that always has a physical meaning.

일반적으로, 원자력 발전소 설계자는 핵연료가 견딜 수 있는 최대 허용출력을 미리 계산하여 정보를 제공하고 운전원은 최대 허용출력을 넘지 않도록 운전함으로써 핵연료의 건전성을 유지한다.In general, nuclear plant designers pre-calculate and provide information on the maximum allowable power that a fuel can withstand, and operators maintain fuel integrity by operating within the maximum allowable power.

노심내의 출력분포는 반경 방향의 출력분포와 축방향의 출력분포로 구성되는데, 반경방향의 출력분포는 가연성흡수봉(burnable absorber)의 적절한 분포를 포함하는 핵연료집합체 장전모형에 따라 설계 단계에서 결정되지만, 축방향 출력분포는 제논천이 현상 등에 따른 제어의 어려움이 있어 원자력발전소는 핵연료 건전성이 유지될 수 있도록 축방향 출력분포에 대해 운전허용영역을 설정해 두고 있다.The output distribution in the core consists of a radial output distribution and an axial output distribution. The radial output distribution is determined at the design stage according to the fuel assembly loading model that includes the appropriate distribution of the burnable absorber. However, the axial output distribution is difficult to control due to the xenon transition phenomenon. Therefore, the nuclear power plant has set an operating allowance area for the axial output distribution to maintain the nuclear fuel integrity.

다시 말해, 축방향 출력편차범위로 운전허용영역을 제한함에 따라 노외계측기의 정확도가 매우 중요하다. 따라서, 매주기 초 노외계측기 측정자료로 원자로의 출력분포를 계산할 수 있도록 20 ~ 80% 출력에서 측정한 자료를 이용하여 SAM값을 결정하고 설치한 후에 전출력 운전이 가능하다.In other words, the accuracy of the out-of-counter instrument is very important as it limits the allowable area to the axial output deviation range. Therefore, in order to calculate the output distribution of the reactor as the measurement data of the off-site instrument at the beginning of every cycle, the full power operation is possible after the SAM value is determined and installed using the data measured at the 20-80% output.

한국표준형 원자력발전소에는 안전채널, 제어채널, 기동 채널 등 세 종류의 노외계측기가 원자로 용기 외부에 설치되어 있다.In Korea's standard nuclear power plant, three types of off-site instruments such as safety channels, control channels, and start-up channels are installed outside the reactor vessel.

여기서, 상기 안전채널 노외계측기 시스템은 4개의 독자적인 채널로 구성되며 각 채널은 상(TOP), 중(MID), 하(BOT) 3개의 부채널로 이루어져 있다.In this case, the safety channel external measuring instrument system is composed of four independent channels, each channel is composed of three sub-channels (TOP, MID, BOT).

상기 안전채널 노외계측기 신호는 노심보호 계통인 노심보호연산기(Core Protection Calculator, CPC)의 입력으로 사용되어 SAM 값이 곱해진 후 노심의 출력 및 출력분포를 결정하므로 매우 중요하다. The safety channel external measuring instrument signal is very important because it is used as an input of a core protection calculator (CPC), which is a core protection system, to determine the output and output distribution of the core after the SAM value is multiplied.

도 1은 원자력 발전소 노외계측기 개념을 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 노외계측기 신호와 노심 출력분포 사이의 관계를 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 1 schematically illustrates the concept of an offsite instrument of a nuclear power plant, and FIG. 2 schematically illustrates a relationship between the offsite instrument signal and a core output distribution.

주지된 바와 같이, 노외계측기의 신호는 주로 노심 외곽에 위치한 핵연료 집합체의 출력에 의존한다. 따라서, 물리적으로 노외계측기 신호는 노심평균 출력분포보다는 노심외곽 출력분포와 보다 밀접한 물리적 상관관계를 가진다. As is well known, the signal of the out-of- instruments is mainly dependent on the output of the fuel assembly located outside the core. Thus, the physically out-of-core instrument signal has a closer physical correlation with the core outer power distribution than with the core mean output distribution.

노심보호 연산기(CPC)는 노심외곽 상,중,하 출력이 노외계측기 상,중,하 신호와 선형적인 관계가 있다고 가정하며 상,중,하 노외계측기 신호와 노심평균 출력분포, 두 벡터간의 성형성을 나타내는 3X3 행렬을 SAM이라 정의한다. The core protection calculator (CPC) assumes that the upper, middle and lower outputs outside the core have a linear relationship with the upper, middle and lower signals of the outside instrument. A 3x3 matrix of surnames is defined as SAM.

즉, 노심외곽의 상,중,하 출력 P i 는 노외계측기 상,중,하 신호 D i 와 하기 수학식 1과 같은 관계가 있다고 가정한다.That is, it is assumed that the upper, middle, and lower outputs P i of the outer periphery have a relation as shown in Equation 1 below with the upper, middle, and lower signals D i of the external measuring instrument.

Figure 112007024199613-pat00001
Figure 112007024199613-pat00001

상기 수학식 1은 기본적으로 근사적인 표현이며, 실제 물리현상은 보다 복잡한 관계로 표현되어야 한다. 결과적으로 SAM을 결정하는 것은 수학적으로 소위 Overdetermined Problem의 해를 구하는 것에 해당한다.Equation 1 is basically an approximate expression, and the actual physical phenomenon should be expressed in a more complicated relationship. As a result, determining the SAM corresponds to mathematically solving the so-called overdetermined problem.

즉, 다양한 노심외곽 출력분포와 해당 노외계측기 신호에 대하여 최소의 오차를 제공하는 SAM을 결정해야 한다.That is, it is necessary to determine the SAM that provides the minimum error for the various out-of-core output distributions and corresponding out-of-core instrument signals.

다시 말해서, SAM을 결정하기 위해서는 다양한 노심 출력분포와 그 때의 노외계측기 출력이 필요하다. 현재, 한국표준형 원자력발전소의 경우 SAM은 측정된 자료만을 이용하여 결정하며 필요한 측정자료는 연료주기에 따라서 다른 방법을 이용하여 취득한다. In other words, in order to determine the SAM, various core output distributions and out-of-core instrument outputs are required. Currently, in the case of Korean standard nuclear power plants, SAM is determined using only measured data, and necessary measurement data are obtained by different methods depending on the fuel cycle.

먼저, 초기 노심의 경우 SAM은 주기 초 20% 출력과 50% 출력에서 제논진동을 이용하여 결정된다. 초기노심에서 제논진동을 이용하는 것은 노심의 출력분포가 출력준위에 관계없이 매우 유사하기 때문이고, 제논진동을 이용하는 것은 그 특성상 약 2,3일의 시간이 소요된다. First, for the initial core, the SAM is determined using xenon vibration at 20% output and 50% output at the beginning of the cycle. The use of xenon vibration in the initial core is very similar to the output distribution of the core regardless of the output level, and the use of xenon vibration takes about 2 to 3 days.

한편, 재장전 노심의 경우는 출력 증발시험(Fast Power Ascension Test, 이하 FPA)를 통해 약 3% 시간 출력 증발률을 유지하면서 20% 출력에서 80% 출력까지 노심출력을 증가시킨 후 SAM을 결정한다. On the other hand, in case of reloading core, SAM is determined after increasing core output from 20% output to 80% output while maintaining about 3% output evaporation rate through Fast Power Ascension Test (FPA). .

재장전 노심의 경우 핵연료집합체 연소도의 축방향 비균질성 때문에 출력에 따라 축방향 출력분포가 매우 크게 변한다. 따라서, 재장전 노심에서는 제논진동을 사용하지 않고 FPA 과정에서 취득된 30 ~ 70개의 측정자료만을 이용하여 SAM이 결정된다. In the reloading core, the axial power distribution varies greatly with power due to axial inhomogeneities in fuel assembly combustion. Thus, in the reload core, the SAM is determined using only 30 to 70 measurements taken during the FPA process without using xenon vibration.

재장전 노심의 경우 핵연료 집합체 연소도의 축방향 비균질성 때문에 출력을 따라 축방향 출력분포가 매우 크게 변한다. 따라서, 재장전 노심에서는 제논진동을 사용하지 않고 FPA 과정에서 취득된 30~70 개의 측정자료만을 이용하여 SAM이 결정된다. 각 측정자료는 특정 순간의 노심의 출력분포와 그 때의 노외계측기 출력으로 구성되며 노심외곽 출력분포 Pi는 전산프로그램에 의해서 계산된다.In the reloading core, the axial power distribution varies greatly along the power due to the axial inhomogeneity of the fuel assembly combustion. Thus, in the reload core, the SAM is determined using only 30 to 70 measurements taken during the FPA process without using xenon vibration. Each measurement consists of the output distribution of the core at a specific moment and the output of the off-the-surface instrument at that time, and the outer core output distribution P i is calculated by a computer program.

위와 같이 제논진동이나 FPA 과정을 통하여 다양한 측정자료가 주어지면 SAM은 최소자승법에 따라서 결정된다. N개의 측정자료가 주어져 있다고 가정하면, 각 노심보호연산기 채널에 대하여 SAM의 각 요소는 하기 수학식 2와 같이 최소 자승방법을 이용하여 해를 구한다.If various measurement data are given through xenon vibration or FPA process, SAM is determined by the least-square method. Assuming that N measurement data are given, each element of the SAM for each core protection operator channel is solved using the least square method as shown in Equation 2 below.

x = (ATA)-1ATbx = (A T A) -1 A T b

Figure 112007024199613-pat00002
Figure 112007024199613-pat00002

i는 channel A, B, C, D를 의미하며, 위첨자는 1,...,N 개의 측정자료를 위미한다. i means channels A, B, C, D, and superscript means 1, ..., N measurement data.

그러나, 종래의 SAM 결정방법은 다음과 같은 특성 및 문제점을 가지고 있다. However, the conventional SAM determination method has the following characteristics and problems.

  o 매 주기 만족스런 SAM을 얻을 수 없다. 현 SAM 결정법을 사용할 경우 주기에 따라서 SAM의 정확도가 다르고, 또한 노심보호연산기 채널에 따라서도 결정된 SAM의 성질이 크게 다를 수 있다. 이와 같은 현상이 발생하는 주된 이유는 주로 측정자료에 포함된 잡음(noise) 신호 때문이다. o A satisfactory SAM cannot be obtained every cycle. When using the current SAM determination method, the accuracy of SAM differs depending on the cycle, and the characteristics of the determined SAM may vary greatly depending on the core protection operator channel. This is mainly due to the noise signal included in the measurement data.

  o 주기초에는 출력분포가 비교적 정확하지만 노심의 연소도가 증가하면서 출력분 포의 오차가 증가한다. 이는 SAM을 주기초에 결정하여 전 연소도에 적용하기 때문이다. 따라서 주기초에 노외계측기의 물리적 특성을 충분히 반영할 수 있는 SAM을 결정해야 하나 이를 위한 방법론이 없다는 문제가 있었다. o At the beginning of the cycle, the output distribution is relatively accurate, but as the combustion degree of the core increases, the error of the output distribution increases. This is because the SAM is determined at the beginning of the cycle and applied to the overall combustion degree. Therefore, at the beginning of the cycle, it is necessary to determine a SAM that can sufficiently reflect the physical characteristics of the off-the-shelf instrument, but there is a problem in that there is no methodology for this.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 제한 유전 알고리즘 (Constrained Genetic Algorithm)을 이용하여 정확한 해를 탐색함으로써, 재장전 주기 초 가동 시간 단축에 의한 발전소 이용률 향상을 통한 경제적 이득 뿐만 아니라 기술적으로도 노심보호계통의 신뢰도를 제고하여 노심 안전성을 증진할 수 있는 노외계측기의 SAM 결정방법을 제공하는 데 있다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to search for the correct solution by using a Constrained Genetic Algorithm, economical through the improvement of power plant utilization by reducing the downtime of the reload cycle In addition to gains, it is technically to provide a method for determining the SAM of an off-shore instrument that can enhance the safety of the core by enhancing the reliability of the core protection system.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 유전알고리즘을 이용한 원자력 발전소 노외계측기 SAM 결정방법은 원자력 발전소의 노외계측기의 설정치(SAM)를 결정하는 방법에 있어서, 하기 수학식과 같은 제한조건을 가지는 유전알고리즘 기반으로 최적의 물리적 해를 제공하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method for determining a nuclear power plant off-site instrument SAM using a genetic algorithm according to the present invention is a method for determining a set value (SAM) of an off-site instrument of a nuclear power plant. It provides an optimal physical solution based on an algorithm.

<수학식>Equation

Figure 112008037890065-pat00003

여기서, λ는 라그랑즈 곱셈 벡터(Lagrange multiplier vector)이며, 벡터 λ의 λi요소는 nonnegative이며 라그랑즈 곱셉 추정치(Lagrange multiplier estimates)이고, 벡터(vector) s는 nonnegative shift, ρ는 positive penalty parameter이다. C(x)는 비선형 부등식(nonlinear inequality)과 등식 제한요소(equality constraints)이고, m과 mt는 각각 비선형 부등식 제한요소(nonlinear inequality constraints)의 수 및 전체 비선형 제한요소(nonlinear constraints)의 수이다.
Figure 112008037890065-pat00003

Here, λ is a Lagrange multiplier vector, λi of the vector λ is nonnegative, Lagrange multiplier estimates, vector s is nonnegative shift, and ρ is a positive penalty parameter. C (x) is nonlinear inequality and equality constraints, and m and mt are the number of nonlinear inequality constraints and the total number of nonlinear constraints, respectively.

그리고, 상기 유전알고리즘에 적용되는 목적함수는 하기 수학식인 것을 특징으로 한다.And, the objective function applied to the genetic algorithm is characterized in that the following equation.

<수학식>Equation

Figure 112008037890065-pat00004

여기서, Ei는 i번째 채널의 노심출력과 노외계측기 설정치가 계산한 출력의 오차를 나타내며, Pi는 i번째 채널에 인접한 노심외곽 상, 중, 하 출력을 나타내며, Di는 i번째 채널의 노외계측기 상, 중, 하 신호를 나타내며, Sij는 노외계측기의 설정치 (Shape Annealing MatrixSAM)를 나타낸다.
또한, 상기 유전알고리즘은 시험치(TV) 4.0과 유사하고, 하기 수학식의 제한행렬 조건을 동시에 만족하는 물리적 해를 산출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112008037890065-pat00004

Where E i represents the error between the core output of the i-th channel and the output calculated by the external instrument setpoint, P i represents the upper, middle and lower outputs of the outer core adjacent to the i-channel, and D i represents the i-channel The upper, middle and lower signals of the outside instrument are shown, and S ij represents the setting value (Shape Annealing MatrixSAM) of the outside instrument.
In addition, the genetic algorithm is similar to the test value (T V ) 4.0, characterized in that to calculate a physical solution that simultaneously satisfies the constraint matrix condition of the following equation.

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<수학식>Equation

Figure 112008037890065-pat00005

여기서, G(Top)행렬은 상부 노외계측기 신호에 대응하는 대각요소 S11은 항상 양이며 S12는 항상 음을 가지게 하는 제한행렬이고, G(Middle)행렬은 중간 노외계측기 신호에 대응하는 대각요소 S22는 항상 양이며 S21과 S23은 항상 음을 가지게 하는 제한행렬이고, G(Bottom)행렬은 하부 노외계측기 신호에 대응하는 대각요소 S33은 항상 양이며 S32는 항상 음을 가지게 하는 제한행렬이다
이하, 본 발명의 구체적인 구성 및 작용에 대해 도면 및 실시예를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
Figure 112008037890065-pat00005

Here, the G (Top) matrix is the diagonal element S 11 corresponding to the top out-of-measuring instrument signal S 11 is always positive and S 12 is the limiting matrix which always has negative, and the G (Middle) matrix is the diagonal element corresponding to the middle out-of-measure instrument signal S 22 is always positive, S 21 and S 23 are always limiting matrices, G (Bottom) matrix is the diagonal element S 33 corresponding to the lower out-of-band instrument signal S 33 is always positive, and S 32 is always negative Restriction matrix
Hereinafter, the specific configuration and operation of the present invention will be described in detail with reference to the drawings and the embodiments.

삭제delete

본 발명에 적용되는 유전 알고리즘(Genetic Algorithm, GA)은 생태계의 진화과정, 즉 자연선별(natural selection)과 유전법칙을 모방한 확률적 최적해 탐색 기법으로 제한조건(constrainded) 뿐만 아니라, 비제한조건(unconstrained) 최적화 문제의 해를 구하기 위한 방법론으로 널리 알려진 알고리즘이다.Genetic Algorithm (GA) applied to the present invention is a probabilistic optimal solution search method that mimics the evolution of ecosystems, that is, natural selection and genetic laws. unconstrained) A well-known algorithm for solving optimization problems.

보다 구체적으로, 유전알고리즘(GA)은 GA에서는 여러 개체로 이루어진 모집단(population)을 운용하여 최적 해를 탐색한다. 매 세대마다 모집단의 각 개체들의 적합도(fitness)가 평가되고, 이를 기준으로 좋은 개체들은 자연 선별(natural selection)되고, 상기 자연 선별된 개체들은 서로 결합하여 서로의 유전형질이 교차(crossover)된 새로운 자손 개체(Children)을 생산한다. More specifically, the genetic algorithm (GA) searches for the optimal solution by operating a population composed of several individuals in the GA. For each generation, the fitness of each individual in the population is assessed, and on the basis of this, the good individuals are natural selected, and the natural selected individuals combine with each other and cross each other's genotypes. Produce children.

여기서, 개체가 주어진 어떤 환경에서 생존하기 위해서는 최적의 적합도를 가져야 하며, 이러한 최적값은 일반적인 최적화문제의 목적함수에서와 같이 목적함수인 적합도 함수(Fitness fuction)를 설정하여 이것을 최적화함으로써 얻을 수 있다.Here, in order for an individual to survive in a given environment, it has to have an optimal goodness of fit, and this optimum value can be obtained by optimizing this by setting a fitness function, which is an objective function, as in the general function of the general optimization problem.

또한, 주어진 확률로 개체의 특정 인자(gene)에 돌연변이(mutation)가 발생되어 유전형질에 변화가 일어난다. 이러한 과정 속에서 세대교체(replacement)가 이루어지고 새롭게 탄생한 개체들은 다시 평가된다. 이러한 과정이 특정 조건이 만족될 때가지 계속되어 모집단의 개체들은 진화하여 최적의 해를 찾게 된다. 여기서, 선별(selction), 교차(crossover), 돌연변이(mutation)이 유전알고리즘의 유전 연산자(genetic operator)가 된다.In addition, mutations occur in certain genes of an individual at a given probability, resulting in a change in genotyping. In this process, generational replacement is carried out and newly born individuals are evaluated again. This process continues until certain conditions are met so that individuals in the population evolve to find the optimal solution. Here, selction, crossover and mutation become the genetic operator of the genetic algorithm.

상기와 같은 유전 알고리즘은 이미 공지된 기술일 뿐만 아니라, 당업자에게 자명한 사항이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Genetic algorithm as described above is not only a known technique, but also obvious to those skilled in the art will not be described in detail.

상기 유전알고리즘에 적용할 제한 조건을 얻기 위해 상기 수학식 2의 해는 다음 수학식 3과 같은 최소자승문제를 풀어서 구한다. In order to obtain the constraints to be applied to the genetic algorithm, the solution of Equation 2 is obtained by solving a least-squares problem as shown in Equation 3 below.

Figure 112007024199613-pat00006
Figure 112007024199613-pat00006

여기서 ||·||2는 quadratic norm을 의미하고, x는 독립변수, b는 종속변수, 그리고 A는 독립변수와 종속변수의 상관계수 이다. Where || · || 2 means quadratic norm, x is the independent variable, b is the dependent variable, and A is the correlation coefficient between the independent and dependent variables.

이때, 행렬 (ATA)가 ill-conditioned 즉, condition number(≡||(ATA)||·||(ATA)-1||로 정의)가 매우 클 경우에는 계산된 해가 데이터의 섭동에 매우 민감하게 된다. If the matrix (A T A) is ill-conditioned, that is, the condition number (defined as ≡ || (A T A) || · || (defined by A T A) -1 ||) is very large, Becomes very sensitive to perturbations in the data.

즉, 매우 작은 크기의 측정잡음이 존재해도 해의 존재 영역을 전혀 예측할 수 없으며, 물리적 의미를 가지지 않는 영역의 결과를 주는 경우가 많다. 행렬 A가 완벽한 가역(invertible) 조건을 갖는 경우 condition number는 1이 되며, ill-conditioned 특성이 클수록 증가하여 싱글러(singular) 행렬이 되면 무한대(∞)의 값을 갖는다. In other words, even in the presence of very small measurement noise, the area of solution cannot be predicted at all, and in many cases, the result is a region having no physical meaning. When the matrix A has a perfect invertible condition, the condition number becomes 1, and the larger the ill-conditioned property, the greater the increase in the singular matrix.

Discrete ill-posed problems의 해를 구하는 경우 해의 제한조건에 따라 여러 개의 적합한 솔루션(sub-optimal solution)이 존재할 수 있으며, 다음과 같은 고려사항이 필요하다. When solving discrete ill-posed problems, several sub-optimal solutions may exist, depending on the constraints of the solution.

1. 행렬(ATA) 의 condition number가 큰 경우 측정잡음의 영향을 반드시 고려해야 한다. 1. If the condition number of the matrix (A T A) is large, the influence of the measured noise must be taken into account.

2. 행렬(ATA)를 이로부터 유도된 well-conditioned 행렬로 대치하는 것이 반드시 의미있는(유용한) 해를 이끌어 내지는 못한다. 2. Replacing the matrix A T A with a well-conditioned matrix derived from it does not necessarily lead to a meaningful (useful) solution.

3. 부가적 제한조건(additional constraints)의 적용 시 신중성이 요구된다. 3. Carefulness is required when applying additional constraints.

SAM은 기본적으로 노심출력과 노외계측기를 연결시키는 일종의 선형전달함수 (linear transfer operator)라 할 수 있으며, 이는 기본적으로 노외계측기의 물리 적 특성을 나타낸다. 따라서 SAM이 노심과 노외계측기간의 관계를 정확히 나타낼 수 있기 위해서는 만족해야 할 몇 가지 중요한 물리적, 수학적 특성이 있다. SAM is basically a kind of linear transfer operator that connects the core output and the out-of-field instrument. It shows the physical characteristics of the out-of-counter instrument. Therefore, there are some important physical and mathematical characteristics that must be satisfied for SAM to accurately represent the relationship between core and off-site measurement periods.

SAM의 특성은 주로 역행렬(inverse matrix) 관점에서 파악될 수 있다. 정의에 따라서 SAM은 노외계측기 정보를 노심출력으로 변환시키는 연산자(operator)이다. 따라서 근본적으로 SAM은 노외계측기의 반응이라는 물리적 현상을 반대방향으로 표현하는 것에 해당한다. The characteristics of the SAM can be understood mainly from the inverse matrix point of view. By definition, SAM is an operator that converts out-of-the-meter instrument information into the core output. So fundamentally, SAM corresponds to expressing the physical phenomenon of the response of an off-site instrument in the opposite direction.

결국 SAM의 특성을 정확히 이해하기 위해서는 물리적 현상을 나타내는 SAM의 역행렬(Inverse SAM, 이하 ISAM)의 특성을 분석할 필요가 있다. After all, in order to understand the characteristics of SAM accurately, it is necessary to analyze the characteristics of SAM's Inverse SAM (ISAM).

ISAM은 기본적으로 주어진 노심출력분포에 대하여 노외계측기가 어떻게 반응할 것인가를 나타낸다. 노외계측기의 물리적 특성에 따라서 ISAM은 다음과 같은 특성을 가진다. 먼저 모든 요소(element)는 양수(+)이어야 한다. 이는 노심내 중성자는 위치에 상관없이 노외계측기에서 반응할 확률을 가지기 때문이다. 특히 ISAM과 같이 삼등분된 노심에서의 노외계측기에 대한 기여도 관점에서 본다면 각 영역은 분명히 영이 아닌 중요도를 가진다고 할 수 있다. ISAM basically describes how the off-site instrument reacts to a given core output distribution. ISAM has the following characteristics according to the physical characteristics of the off-the-shelf instrument. First all elements must be positive. This is because the neutrons in the core have a probability of reacting in the off-the-shelf instrument regardless of their position. In particular, from the point of view of contributions to off-the-counter instruments in three-core cores, such as ISAM, each area clearly has a non-zero importance.

또 다른 중요한 ISAM의 특성은 각 row를 구성하는 요소들은 일정한 부등식을 만족해야 한다는 사실이다. ISAM의 요소를 Tij라 할 때, 이들 요소들 간에는 하기의 수학식 4와 같은 부등관계가 존재한다. Another important characteristic of ISAM is that the elements that make up each row must satisfy certain inequalities. When the elements of ISAM are referred to as T ij , there is an inequality between these elements as shown in Equation 4 below.

Figure 112007024199613-pat00007
Figure 112007024199613-pat00007

여기서,

Figure 112007024199613-pat00008
이다.here,
Figure 112007024199613-pat00008
to be.

상기 수학식 4의 부등식은 다음과 같은 노외계측기의 특성에 기초한다. The inequality of Equation 4 is based on the characteristics of the out-of-road measuring instrument as follows.

기본적으로 노외계측기의 신호는 노심에서 생성된 중성자가 핵연료, 감속재, barrel, 압력용기와 같은 다양한 장벽(barrier)를 통과하여 계측기에 도달해야 생성될 수 있다. In essence, the signal from the off-the-shelf instrument can be generated only when the neutrons generated in the core reach the instrument through various barriers such as fuel, moderators, barrels, and pressure vessels.

따라서 계측기에 가까운 곳에서 생성된 중성자들이 보다 먼 곳에서 생성된 중성자에 비하여 해당 계측기에서 반응할 확률이 커진다. 이러한 물리적 특성 때문에 위와 같은 부등식이 성립된다. This increases the probability that neutrons generated closer to the instrument will react in the instrument than neutrons generated farther away. Because of these physical properties, the above inequality holds.

상기 수학식 4에서 알 수 있듯이 ISAM은 소위 Diagonal Dominance의 특성을 가진다. 물론 상기에서 기술한 ISAM의 특성은 이상적인 ISAM을 가정할 때의 특성이다. 일반적으로 실제 측정된 SAM의 역행렬은, 측정자료의 문제나 결정방법 자체의 한계점 때문에 위에서 제시한 ISAM의 모든 특성을 만족하지는 않는다. 그러나 SAM이 최적이 되기 위해서는 위의 ISAM의 특성을 기본적으로 만족해야 할 것이다. As can be seen from Equation 4, ISAM has a so-called Diagonal Dominance characteristic. Of course, the characteristics of the ISAM described above are those assuming an ideal ISAM. In general, the measured SAM inverse does not satisfy all of the characteristics of the ISAM presented above because of measurement data problems or limitations in the determination method itself. However, in order for SAM to be optimal, it must basically satisfy the characteristics of the above ISAM.

위와 같은 ISAM의 특성은 SAM 관점에서 다음과 같은 특성이 존재해야 함을 의미한다. The above characteristics of ISAM mean that the following characteristics must exist from SAM perspective.

  1) 대각요소 는 양수이어야 한다. 1) Diagonal elements must be positive.

  2) 대각 우위(Diagonal dominance)를 만족해야 한다. 2) Diagonal dominance must be satisfied.

SAM의 대각 우위(diagonal dominance)는 두 측면에서 평가될 수 있다.The diagonal dominance of SAM can be evaluated in two ways.

먼저 정의대로 어떤 열(row)의 대각요소는 나머지 비대각 요소의 절대값을 합한 값보다 커야 한다. 이와 같은 관점에서의 대각 우위(diagonal dominance)는 각 노외계측기 부채널에 대한 특성이다. First, as defined, the diagonal of a row must be greater than the sum of the absolute values of the remaining non-diagonal elements. Diagonal dominance in this respect is characteristic for each off-channel instrument subchannel.

이와 관련하여 SAM 행렬에 제한조건을 가할 수 있다. In this regard, constraints can be placed on the SAM matrix.

상기 수학식 4에서 상부대각요소(upper diagonal element) 중의 하나인 S12를 계산하면  S12=T13T32-T12T33<0이 된다. 왜냐하면 T13<T12 ~ T32≪T33이므로 S12가 반드시 음의 값이 된다. 유사하게 S21,S32,S13 도 항상 음(-)의 값이어야 한다. When S 12 , one of the upper diagonal elements, is calculated in Equation 4, S 12 = T 13 T 32 -T 12 T 33 <0. Because T 13 <T 12 ~ T 32 ≪T 33 , S 12 must be negative. Similarly, S 21 , S 32 and S 13 should always be negative.

이 제한조건은 노내 출력분포를 보는 노외계측기가 반드시 만족해야만 하는 물리적 제한 조건이므로 항상 확신할 수 있는 조건이다. This constraint is always a convincing condition because it is a physical constraint that must be met by an off-the-shelf instrument that sees the output of the furnace.

따라서, SAM 행렬의 계산에 있어서 계측기의 상부, 가운데, 하부에 대한 각각의 제한행렬(constraint matrix)은 하기 수학식 5와 같이 된다. Therefore, in the calculation of the SAM matrix, each constraint matrix for the upper, middle, and lower parts of the measuring instrument is expressed by Equation 5 below.

Figure 112008037890065-pat00009

여기서, G(Top)행렬은 상부 노외계측기 신호에 대응하는 대각요소 S11은 항상 양이며 S12는 항상 음을 가지게 하는 제한행렬이고, G(Middle)행렬은 중간 노외계측기 신호에 대응하는 대각요소 S22는 항상 양이며 S21과 S23은 항상 음을 가지게 하는 제한행렬이고, G(Bottom)행렬은 하부 노외계측기 신호에 대응하는 대각요소 S33은 항상 양이며 S32는 항상 음을 가지게 하는 제한행렬이다
Figure 112008037890065-pat00009

Here, the G (Top) matrix is the diagonal element S 11 corresponding to the top out-of-measuring instrument signal S 11 is always positive and S 12 is the limiting matrix which always has negative, and the G (Middle) matrix is the diagonal element corresponding to the middle out-of-measure instrument signal S 22 is always positive, S 21 and S 23 are always limiting matrices, G (Bottom) matrix is the diagonal element S 33 corresponding to the lower out-of-band instrument signal S 33 is always positive, and S 32 is always negative Restriction matrix

현재, 한국표준형원자력발전소의 경우 SAM 행렬의 diagonal dominance는 소위 시험치(Test Value, 이하 TV) 관점에서 평가된다. TV는 SAM과 ISAM의 대각요소(diagonal elements)와 SAM을 곱한 결과로 주어지는 행렬의 모든 요소의 절대값의 합으로, 현 절차에 따르면, 관계가 만족되도록 규정한다. Currently, the diagonal dominance of the SAM matrix is evaluated in terms of the so-called Test Value (T V ) in the case of the Korean standard nuclear power plant. T V is the sum of the absolute values of all elements of the matrix given by the product of the SAM and ISAM diagonal elements and the SAM, and according to the current procedure, the relationship is satisfied.

TV 값은 노외계측기의 특성에 따라서 결정되며, 특히 큰 영향을 주는 인자는 노외계측기와 압력용기사이의 거리이다. 만약 노외계측기가 압력용기에 매우 가까이 인접에 있다면, 노외계측기 신호의 대부분은 노외계측기에 인접한 노심에서 누출되는 중성자에 의해서 생성될 것이다. 다시 말해서 해당계측기에서 노심 상부나 하부로 멀어질수록 노외계측기에 대한 해당영역의 기여도는 급속하게 감소하게 된다. T V The value depends on the characteristics of the out-of-counter instrument, and a particularly significant factor is the distance between the out-of-counter instrument and the pressure vessel. If the off-site instrument is very close to the pressure vessel, most of the off-site instrument signal will be generated by neutrons leaking from the core adjacent to the off-site instrument. In other words, as the distance from the instrument to the top or bottom of the core, the contribution of the region to the off-site instrument rapidly decreases.

그러나 만약 노외계측기가 압력용기에서 상당히 멀리 떨어져 있다면 노심의 중요도는 노심의 높이에 따라서 크게 민감하지 않게 된다. 이와 같은 물리적 현상에 기초하여 값의 상한과 하한이 결정된다고 할 수 있다. 결과적으로 TV값은 노외계측기의 설계에 따라서 달라질 수 있다. However, if the out-of-counter instrument is considerably far from the pressure vessel, the core's importance will not be very sensitive depending on the height of the core. It can be said that the upper limit and the lower limit of the value are determined based on such physical phenomenon. As a result, the T V value may vary depending on the design of the off-the-shelf instrument.

한국 표준형 원자력발전소의 경우 지금까지의 경험에 따르면 최적의 값은 4.0 근처인 것으로 평가된다. 즉 SAM이 최적으로 결정되고, 노심보호연산기 출력분포의 오차가 적을 때는 값이 4.0과 유사하다. 그러나 값이 4.0과 유사하다는 사실이 SAM이 최적임을 항상 의미하지는 않는다. 즉, 값이 4.0과 유사하고 상기 수학식 5의 제한조건(constraint G)을 만족하는 것이 가장 바람직한 경우이며 본 발명에 제시된 방법론은 이 제한조건을 가지는 유전알고리즘을 이용하여 해를 탐색함으로써 항상 제한조건을 충족시키는 정확한 해를 제공한다. In the case of the Korean standard nuclear power plant, the previous experience shows that the optimum value is around 4.0. In other words, the value is similar to 4.0 when the SAM is optimally determined and the error of the core protection operator output distribution is small. However, the fact that the value is similar to 4.0 does not always mean that SAM is optimal. That is, it is most preferable that the value is similar to 4.0 and satisfies the constraint G of Equation 5 above, and the methodology presented in the present invention is always limited by searching for a solution using a genetic algorithm having this constraint. Provides an accurate solution to meet

유전알고리즘에 적용되는 목적함수는 노심 출력과 SAM을 이용한 계측기가 계산한 출력의 오차로 하기 수학식 6과 같이 정의한다. The objective function applied to the genetic algorithm is defined as the following Equation 6 as an error between the core output and the output calculated by the instrument using the SAM.

Figure 112008037890065-pat00010

여기서  i j 는 각각 1,2,3 으로 계측기의 상부, 가운데, 하부위치를 의미하고, Ei는 i번째 채널의 노심출력과 노외계측기 설정치가 계산한 출력의 오차를 나타내며, Pi는 i번째 채널에 인접한 노심외곽 상, 중, 하 출력을 나타내며, Di는 i번째 채널의 노외계측기 상, 중, 하 신호를 나타내며, Sij는 노외계측기의 설정치 (Shape Annealing MatrixSAM)를 나타낸다.
Figure 112008037890065-pat00010

Where i and j are 1,2,3 , respectively, which means the upper, middle and lower positions of the instrument, E i represents the error of the core output of the i-th channel and the output calculated by the set value of the external instrument, and P i is i The upper, middle and lower outputs of the core adjacent to the first channel are shown, D i represents the upper, middle and lower signals of the out-of-measuring instrument of the i-th channel, and S ij represents the setting value (Shape Annealing MatrixSAM) of the outside instrument.

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유전알고리즘을 이용한 최적해는 상기 수학식 6에 정의된 목적함수를 최소화하는 해를 탐색함으로써 구해진다. The optimal solution using the genetic algorithm is obtained by searching for a solution that minimizes the objective function defined in Equation 6 above.

즉, 유전 알고리즘의 유전 연산자 (selection, crossover and mutation)가 전체 가능한 해의 집합에 적용되어 목적함수를 최소화하는 방향으로 탐색해 나간다. In other words, genetic operators of genetic algorithms (selection, crossover and mutation) are applied to the set of possible solutions to search for the minimum objective function.

본 발명에 적용된 방법은 확장된 라그랑즈 유전알고리즘(Augmented Lagrangian Genetic Algorithm, 이하' ALGA)으로 제한조건을 가진 비선형 최적화 문제에 적용된다. The method applied to the present invention is applied to the problem of nonlinear optimization with constraints with an extended Augmented Lagrangian Genetic Algorithm (ALGA).

다시 말해, 목적함수와 제한조건(constraints)이 하기 수학식 7과 같이 결합된다. In other words, the objective function and the constraints are combined as shown in Equation 7 below.

Figure 112007024199613-pat00011
Figure 112007024199613-pat00011

여기서, λ는 라그랑즈 곱셈 벡터(Lagrange multiplier vector)이며, 벡터 λ의 λi요소는 nonnegative이며 라그랑즈 곱셉 추정치(Lagrange multiplier estimates)로 알려져 있다.Here, lambda is a Lagrange multiplier vector, and the lambda i element of the vector lambda is nonnegative and is known as Lagrange multiplier estimates.

그리고, 벡터(vector) s는 nonnegative shift, ρ는 positive penalty parameter이다. C(x)는 비선형 부등식(nonlinear inequality)과 등식 제한요소(equality constraints)이다. m과 mt는 각각 비선형 부등식 제한요소(nonlinear inequality constraints)의 수 및 전체 비선형 제한요소(nonlinear constraints)의 수이다. Vector s is a nonnegative shift and ρ is a positive penalty parameter. C (x) is nonlinear inequality and equality constraints. m and mt are the number of nonlinear inequality constraints and the total number of nonlinear constraints, respectively.

알고리즘은 패널티 계수(penalty parameter)의 초기값을 사용함으로써 시작하고, 상기 수학식 7이 요구된 정확한 값 만큼 최소화되고, 실행할 수 있는 상태(feasiblity conditions)를 만족할 때, 라그랑즈 추정치(Lagrangian estimates)를 업그레이드 한다.The algorithm starts by using the initial value of the penalty parameter and when the equation 7 is minimized to the exact value required and satisfies feasibility conditions, Lagrangian estimates are obtained. Upgrade

그렇지 않다면, 패널티 계수(panelty parameter)는 패널티 인자(penelty factor)에 의해 증가되어 새로운 제한조건과 최소화 문제가 발생한다.Otherwise, the penalty parameter is increased by the penalty factor, resulting in new constraints and minimization problems.

상기 단계는 제한조건이 만족할 때까지 반복적으로 수행된다. This step is performed repeatedly until the constraint is satisfied.

즉, 상기 수학식 7과 같은 적합도 함수(fitness fuction)를 유전알고리 즘(GA)에 적용하여 제한조건을 위배하면 목적함수를 최소화하는 해가 자연선택되도록 하는 과정을 반복적으로 수행하여 최적의 물리적인 해를 얻게 된다. That is, by applying a fitness fuction as shown in Equation 7 to the genetic algorithm GA, the process of repeatedly selecting the solution to minimize the objective function is naturally selected by violating the constraint. You get harm.

본 발명에 따른 노외계측기 SAM 결정방법은 실제 측정자료를 이용하여 SAM 결정과정에 본 발명을 적용한 결과와 주기가 진행되면서 생기는 측정오차의 크기를 기존 방법론과 비교하여 본 발명의 효과와 새로운 방법론의 우수성을 확인하였다. Out-of-measurement instrument SAM determination method according to the present invention by using the actual measurement data and the result of applying the present invention to the SAM determination process and the magnitude of the measurement error that occurs as the process proceeds compared to the existing methodology, the effect of the present invention and the superiority of the new methodology It was confirmed.

하기의 표 1은 기존 SAM 결정방법론과 선행특허로 제시된 “정규화 및 역행렬 제한조건을 이용한 원자력발전소의 노외계측기 SAM 결정방법”(등록일자 2006-01-26, 등록번호 0549339)과 본 발명을 이용하여 계산한 SAM의 성능비교이다. Table 1 below shows the existing SAM determination methodology and the "method for determining the out-of-measurement instrument SAM of a nuclear power plant using normalization and inverse matrix constraints" (registration date 2006-01-26, registration number 0549339) and the present invention, which are proposed as prior patents The performance comparison of the calculated SAM.

ChannelChannel Test ValuesTest values 기존 방법론Existing Methodology 선행 특허Prior Patent 본 발명The present invention AA       4.61494.6149       3.88293.8829       4.08494.0849 BB      20.1500 20.1500       3.89863.8986       4.04664.0466 CC      10.003810.0038       3.73133.7313       4.12444.1244 DD      29.387629.3876       3.98293.9829       4.14744.1474

상기 표 1을 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 노외계측기 SAM 결정방법은 TV값이 4.0에 매우 근접한 우수한 결과를 제공한다. As can be seen through Table 1, the out-of-measurement instrument SAM determination method according to the present invention provides excellent results that the T V value is very close to 4.0.

도 3은 기존 SAM 계산방법론과 본 발명을 이용하여 계산한 축방향출력분포의 오차를 원자로 주기초에서 주기말까지 추적하여 비교한 결과이다. 3 is a comparison result of tracking the error of the axial output distribution calculated using the present SAM calculation methodology and the present invention from the reactor cycle beginning to the end of the cycle.

도 3을 참조하면, 종래의 방법이 정확한 SAM을 제공하지 못할 경우에는 본 발명의 계산방법이 주기가 진행됨에 따라 정확도에서 크게 개선된 것을 확인할 수 있다. 그 이유는 본 발명의 계산방법이 물리적으로 의미있는 정확한 SAM을 제공하기 때문이다. Referring to FIG. 3, when the conventional method does not provide accurate SAM, it can be seen that the calculation method of the present invention is greatly improved in accuracy as the cycle progresses. This is because the calculation method of the present invention provides an accurate SAM that is physically meaningful.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 유전알고리즘을 이용한 원자력 발전소 노외계측기의 SAM 결정방법은 물리적으로 정확한 해를 탐색함으로써, 재장전 주기 초 가동 시간 단축에 의한 발전소 이용률 향상을 통한 경제적 이득 뿐만 아니라 기술적으로도 노심보호계통의 신뢰도를 제고하여 노심 안전성을 증진할 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.As described above, the SAM determination method of the off-site instrument of the nuclear power plant using the genetic algorithm according to the present invention, by searching the physically accurate solution, as well as the economic benefit through the improvement of the utilization rate of the plant by shortening the operating time of the reload cycle, In addition, an excellent effect of enhancing the reliability of the core protection system can be achieved.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the detailed description of the present invention described above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, the protection scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and those skilled in the art will appreciate It will be understood that various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (3)

원자력 발전소의 노외계측기의 설정치(SAM)를 결정하는 방법에 있어서,In the method of determining the set value (SAM) of the off-road instrument of a nuclear power plant, 하기 수학식과 같은 제한조건을 가지는 유전알고리즘 기반으로 최적의 물리적 해를 제공하는 것을 특징으로 하는 유전알고리즘을 이용한 원자력 발전소 노외계측기 SAM 결정 방법.Method for determining an off-shore instrument SAM of a nuclear power plant using a genetic algorithm, characterized in that to provide an optimal physical solution based on a genetic algorithm having a constraint such as the following equation. <수학식>Equation
Figure 112008037890065-pat00012
Figure 112008037890065-pat00012
여기서, λ는 라그랑즈 곱셈 벡터(Lagrange multiplier vector)이며, 벡터 λ의 λi요소는 nonnegative이며 라그랑즈 곱셉 추정치(Lagrange multiplier estimates)이고, 벡터(vector) s는 nonnegative shift, ρ는 positive penalty parameter이다. C(x)는 비선형 부등식(nonlinear inequality)과 등식 제한요소(equality constraints)이고, m과 mt는 각각 비선형 부등식 제한요소(nonlinear inequality constraints)의 수 및 전체 비선형 제한요소(nonlinear constraints)의 수이다.Here, λ is a Lagrange multiplier vector, λi of the vector λ is nonnegative, Lagrange multiplier estimates, vector s is nonnegative shift, and ρ is a positive penalty parameter. C (x) is nonlinear inequality and equality constraints, and m and mt are the number of nonlinear inequality constraints and the total number of nonlinear constraints, respectively.
제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유전알고리즘에 적용되는 목적함수는 하기 수학식인 것을 특징으로 하는 유전알고리즘을 이용한 원자력 발전소 노외계측기 SAM 결정 방법.The objective function applied to the genetic algorithm is a nuclear power plant off-site instrument SAM determination method using a genetic algorithm, characterized in that the following equation. <수학식>Equation
Figure 112008037890065-pat00013
Figure 112008037890065-pat00013
여기서, Ei는 i번째 채널의 노심출력과 노외계측기 설정치가 계산한 출력의 오차를 나타내며, Pi는 i번째 채널에 인접한 노심외곽 상, 중, 하 출력을 나타내며, Di는 i번째 채널의 노외계측기 상, 중, 하 신호를 나타내며, Sij는 노외계측기의 설정치 (Shape Annealing MatrixSAM)를 나타낸다.Where E i represents the error between the core output of the i-th channel and the output calculated by the external instrument setpoint, P i represents the upper, middle and lower outputs of the outer core adjacent to the i-channel, and D i represents the i-channel The upper, middle and lower signals of the outside instrument are shown, and S ij represents the setting value (Shape Annealing MatrixSAM) of the outside instrument.
제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유전알고리즘은 시험치(TV) 4.0과 유사하고, 하기 수학식의 제한행렬 조건을 동시에 만족하는 물리적 해를 산출하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 노외계측기 SAM 결정 방법.The genetic algorithm is similar to the test value (T V ) 4.0, and calculates a physical solution that satisfies the constraint matrix condition of the following equation simultaneously, characterized in that the nuclear power plant off-site instrument SAM determination method. <수학식>Equation
Figure 112008037890065-pat00014
Figure 112008037890065-pat00014
여기서, G(Top)행렬은 상부 노외계측기 신호에 대응하는 대각요소 S11은 항상 양이며 S12는 항상 음을 가지게 하는 제한행렬이고, G(Middle)행렬은 중간 노외계측기 신호에 대응하는 대각요소 S22는 항상 양이며 S21과 S23은 항상 음을 가지게 하는 제한행렬이고, G(Bottom)행렬은 하부 노외계측기 신호에 대응하는 대각요소 S33은 항상 양이며 S32는 항상 음을 가지게 하는 제한행렬이다.Here, the G (Top) matrix is the diagonal element S 11 corresponding to the top out-of-measuring instrument signal S 11 is always positive and S 12 is the limiting matrix which always has negative, and the G (Middle) matrix is the diagonal element corresponding to the middle out-of-measure instrument signal S 22 is always positive, S 21 and S 23 are always limiting matrices, G (Bottom) matrix is the diagonal element S 33 corresponding to the lower out-of-band instrument signal S 33 is always positive, and S 32 is always negative Constraint matrix.
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